1、概述

電收塵器作為高效除塵設備自上世紀八十年代引進我國后，在電力、建材、冶金等行業(yè)得到了廣泛的應用。然而現(xiàn)在隨著環(huán)保要求的不斷提高以及技術的進步，電收塵器卻受到了前所未有的挑戰(zhàn)。通常電除塵器的進口濃度一般都在100mg/Nm³，人們將含塵濃度高于100mg/Nm³視為高濃度煙氣。電廠循環(huán)流化床脫硫時，為達到很高的脫硫效率和低的鈣硫化，脫硫劑（如CaO、Ca（OH）₂等）在塔內(nèi)以極高的濃度并通過多次循環(huán)與煙氣充分接觸與反應，塔內(nèi)濃度高達2000g/Nm³以上，除塵入口濃度達600-1200g/Nm³。新型的干法水泥生產(chǎn)工藝生料制備系統(tǒng)采用立磨，最新型的干法水泥生產(chǎn)工藝的生料制備系統(tǒng)則更進一步，將電收塵器變?yōu)樯a(chǎn)工藝系統(tǒng)中的一種重要的工藝裝備—生料收集器，電收塵器的入口濃度可達500-1000g/Nm³。針對這一情況，我們通過大量攻關研究，吸收魯奇技術和菲達的優(yōu)點，成功開發(fā)出能適應高濃度的JDW高濃度電收塵器。

2、高濃度電收塵開發(fā)要解決的問題

按傳統(tǒng)的電收塵理論，高濃度的含塵煙氣直接進入電場，必然會因電暈封閉而幾乎喪失除塵效果。為此開發(fā)高濃度除塵器首先要解決的問題就是：產(chǎn)生電暈封閉的條件，如何克服和消除電暈封閉？

此外，還要從除塵器內(nèi)部結構、極配形式、供電裝置、殼體結構等方面予以改進，使之能適應高濃度的要求。

3、關于電暈封閉的再認識

以往的實驗和理論均表明：當粉塵濃度較高或粒徑很小時，會在集塵極表面形成覆蓋，使電暈區(qū)內(nèi)的負離子無法直接穿透煙氣層而到達極板；與此同時，高密度荷電粉塵在電場內(nèi)形成的高密度空間電荷抑制了陰極放電的進一步發(fā)展。此時表針顯示的二次電流很低，這就叫電暈封閉。

事實上，由于實際的電場并不能完全是均勻的，出現(xiàn)電暈封閉的濃度粒徑存在一個范圍。同時電暈封閉也并不表示沒有電暈電離產(chǎn)生，只不過是此時電暈放電受到了一定的限制，電暈電流極低，遠離電暈區(qū)的粉塵難以獲得足夠的電荷，該區(qū)域的電流形成完全依靠荷電粉塵的輸運。隨著煙氣的向后流動，已荷電粉塵紊流條件下按照某種概率和速率繼續(xù)向收塵極移動，并吸附于收塵極，從而使煙氣濃度得到相應降低；電暈極附近未荷電或荷電很少的粉塵在非均勻電場梯度力作用下產(chǎn)生極化，與正荷電粉塵一起迅速趨向陰極，使煙塵濃度進一部減小。當煙塵濃度降到一定程度時，電暈封閉解除，電暈電流出現(xiàn)，此時大部份離子電子電荷得以直接穿透極間的煙塵屏障到達極塵極，粉塵充分荷電，荷電粉塵向收塵極的遷移速率達到最大，煙氣凈化通道形成。此即電暈封閉條件下的煙氣凈化過程。

4、克服高濃度的方案

從以上分析，盡管會出現(xiàn)電暈封閉，但只要設備的規(guī)摸足夠大，我們總能得到預期的除塵效果。然而采取一定的措施，可以大大降低除塵器的投資和運行費用。

4.1 采取預收塵裝置，降低粉塵濃度

在除塵器設置預收塵裝置，是提高收塵效果的有效方法。主要采用以下幾點方法：

4.1.1采用上進氣結構

通常的電除塵器有上進氣、下進氣、水平進氣三種結構，其中以水平進氣居多。高濃度更多采用上進氣結構。含塵煙氣以15-20m/s由煙道進入上進口的擴散器內(nèi)，因管路截面突然擴大氣體流速迅速降10-15倍，其中的粗大顆粒因失去動能直接落入灰斗。

4.1.2在進氣口處設折射板

進氣口的槽形折射板使氣流進入時在折射板相互碰撞，氣流速度迅速降低并改向，約有20-30%的粉塵因慣性碰撞而沉降下來。

4.1.3采用阻流加導流型氣流均布板

在進氣口中部和尾部采用多層阻流加導流型氣流均布板，一方面通過增加氣留局部阻力，將大規(guī)摸的紊流分割線接進層流狀態(tài)的小規(guī)模紊流；另一方面通過導流裝置使之按要求改變方向，氣流均勻的進入電場內(nèi)部，含塵濃度進一步下降。

4.2電場的特殊設計

高濃度除塵的關鍵在第一電場，為了有效縮短電暈封閉的區(qū)域，主要采取以下措施。

4.2.1采用特殊設計的長齒RS管狀芒刺線，加大電暈線的放電能力形成強電暈電流。

4.2.2強化振打效果

放電極采用頂部傳動，側部撓臂振打，收塵極采用側部傳動側部振打，提高振打力，加快振打周期，盡量減少粉塵在收塵極上的停留時間，從而減少電暈封閉的產(chǎn)生。

4.3截流裝置的應用

由于氣流含塵濃度高，在第一電場下部沉積了大量的高濃度帶電粒子，為了阻擋這些粉塵進入下一電場，我們在第一二電場中間設計了特殊的截流裝置降低風速，粉塵得到有效沉降。

5、除塵器的主要特點

JDW系列高濃度除塵器將瑞典菲達和德國魯奇技術的優(yōu)點有機地結合為一體，同時根據(jù)我國國情作了適應性改進。除上面的結構外，主要有以下技術特點：

⑴選型正確合理

選擇電除塵器的規(guī)格大小、布置方式（即選型）是保證除塵效率的關鍵，選型過大會增加投資，造成浪費。選型過小，使排放不能達標，滿足不了設計要求，后果更加嚴重。高濃度除塵器均為非標產(chǎn)品，我們集各廠家優(yōu)秀的經(jīng)驗和自身實踐，選定除塵器的主要工藝參數(shù)W_k（表觀驅(qū)進速度）、V_s（電場內(nèi)的標準風速）以及比集塵面積等，從而確定保證除塵效率達到設計要求的電除塵器規(guī)格大小，再根據(jù)現(xiàn)場的具體條件來確定電除塵器布置方式，電除塵器的選型必須根據(jù)每個工程的具體情況逐一確定，不能簡單套用。

⑵極配形式（放電板、收塵極形式）適應高濃度粉塵的特殊性

針對每臺電除塵器所需處理的煙氣條件，選擇一個最佳的極配及配置方式是電除塵器設計的關鍵。針對高濃度粉塵的特殊性，我公司確定極配方式采用480C陽極板，（收塵極）配新RS132－6管型芒刺線。

480C型陽極板板面壓有多道溝槽，易于吸塵與清灰，兩旁的折邊成“ㄈ”型，不僅增架了極板的剛性，而且形成一道防風溝，可以防止振打振落下來的粉塵的二次飛揚，振打加速度傳遞性能好。制造材料則采用SPCC板材，該材料在高溫和振打作用下抗變形能力強。

極線（放電極）采用目前國內(nèi)通用的“RS”線，該極線為管狀，具有堅固耐用、不斷線、起暈電壓低、放電強烈、電流密度大等優(yōu)點。我公司在試驗加實踐的基礎上開發(fā)出的新“RS－132－6”型極線，既留有“RS”線的優(yōu)點，又去除了其不足，消滅了原來“RS”線存在的極板上電流密度為零的“死區(qū)”。新“RS－132－6”型線的電流平均密度達σ_r=0.4，這對提高陽極板的有效利用率及防止反電暈的效果十分明顯。根據(jù)不同電場內(nèi)的粉塵濃度，采用不同的芒刺尖和開角，一電場用加長齒，二、三、四電場依次調(diào)整，使極配完全適應粉塵的特殊性，從而可以保證電除塵器的高效運行。

⑶ 極板極線定位框架在車間組裝，從而保證了同極（異極）距的安裝質(zhì)量。

作為電除塵器的性能保證，電除塵器在安裝過程中保證同極（異極）距誤差（越小越好）是一個重要的質(zhì)量指標，同極（異極）距的安裝誤差超差直接影響電除塵器投運和電氣性質(zhì)，因此控制同極（異極）距誤差是非常重要的，國內(nèi)大多廠家電除塵器的同極（異極）距誤差需要在安裝過程中靠人工來保證和控制的，因此常常會發(fā)生電除塵器在空載試車或正常投運行后電壓電流不穩(wěn)定和不正常的偏大或偏小，其中一個重要的原因就是同極（異極）距離偏差較大。為了消除安裝誤差，我們把陽極板和陰極線的二個方向的定位框架在車間內(nèi)組裝好，將同極（異極）距的安裝誤差消滅在車間中。安裝現(xiàn)場只需要把定位框架固定在殼體頂蓋上，把極板、極線掛上固定好就行，同極（異極）距不需要現(xiàn)場調(diào)整，提高了電除塵器的安裝質(zhì)量和安裝進度。

⑷振打方式及振打制度合理

為能使極線有良好的放電性能，極板有良好的收塵效果，同時又要把二次飛揚減少到最小，除極線固定懸掛，極板懸掛，固定的剛性要大，還要振打加速度的傳遞效果要好，我們采用振打為側傳回轉(zhuǎn)繞臂錘打，其效果能完全達到設計要求。其振打制度完全由微機來控制，一電場和預收塵均采用連續(xù)振打，其它電場按程序控制，這樣更加完善了振打效果。

⑸ 漏風率低

為了使除塵器的漏風率小，除安裝時嚴格控制各焊縫的氣密性外，所有門、孔均采用雙層結構，密封材料采用優(yōu)質(zhì)的硅橡膠玻纖膠圈，密封性能好，長時間高溫下不老化、不變形且彈性好，保證漏風率小于3%。

⑹ 阻流加導流型氣流分布裝置保證氣流分布均勻性。

氣流分布均勻性是提高除塵效率的先決條件，它的重要性眾所周知。我們采用阻流加導流方法，增大孔板孔徑到Φ60－Φ80，減小阻力，增加導流板。用導流的方式使氣流分布均勻，這種形式的氣流分布裝置既能達到氣流分布均勻，阻力又小且不會堵灰，它又類似百葉窗式，能起到機械除塵的效果，對高濃度的煙氣有很好的除塵效果。

⑺ 低負荷及調(diào)峰時的適應性強

旋窯煙氣粉塵有一定的粘性，容易吸附在瓷套、瓷軸表面，電除塵器投運時，高壓瓷套、瓷軸容易產(chǎn)生爬電現(xiàn)象。為此我們在結構上對瓷套保溫箱采取了特殊的保護措施，用獨立小室內(nèi)外隔層中間保溫，并用電加熱恒溫控制，保證瓷套、瓷軸在煙氣露點20℃以上運行，有微量回熱風對瓷套、瓷軸進行吹掃，保證瓷套、瓷軸的表面清潔，使得電除塵器能在低負荷正常運行。

⑻設備運行安全可靠

盡管采用了上述幾種措施，但當結構故障的電除塵器也無法安全運行。目前，電除塵器的斷線、掉錘、絕緣子擊碎、灰斗堵灰常常發(fā)生，是電除塵器運行的“四大故障”，為消除這類故障，我公司通過不斷的研究、試驗、改進，已基本克服了這“四大故障”。

① 保證極線不斷、不掉

新RS管型芒刺線的支撐主體是φ20圓管，強度高、剛性好，運行中保證不會斷線，與極線連接的二個連接頭設置了專用保護套，極線二端連接頭與極線支撐主體Φ20圓管連成一體，這樣的結構極線永運不會脫落（掉線）。

② 克服掉錘現(xiàn)象

因電除塵器內(nèi)的特殊工況，電除塵器內(nèi)部的傳動部件如塵中軸承、振打錘都需耐磨。其中塵中軸承采用托輪式滾動軸承，托輪和護套均采用合金軸承鋼制造，具有很高的耐磨性，在傳動接觸處設計成線接觸，最大限度地減少了接觸，在振打軸與軸承接觸處設置耐磨護套，保證振打軸不磨損。振打錘頭為活動的圓柱結構，使振打部位交替變化，提高了振打力傳遞質(zhì)量，又大大延長了使用壽命。經(jīng)熱態(tài)滿灰連續(xù)130萬次振打試驗，確認相當于振打最頻繁的一電場使用25年的打擊次數(shù)，因此振打系統(tǒng)的壽命完全能保證二個大修周期以上（8年）。

③ 保證灰斗不堵灰

a. 設計傾角大于60°，轉(zhuǎn)角圓弧連接，消滅死角。

b. 灰斗下部加熱，使加熱均勻，保持恒溫，防止灰斗下部結露，造成積灰，使出灰暢通。

④ 防絕緣子（瓷套、瓷軸）擊穿

陰極振打和陰極吊掛絕緣子（瓷軸和瓷套）暴露在電場內(nèi)，具有粘性的粉塵容易粘附在絕緣子表面而產(chǎn)生爬電擊穿現(xiàn)象。為此，我們在陰極振打與陰極吊掛絕緣子室設計時采用雙層小室結構，在內(nèi)部形成微量回熱風，對絕緣子進行熱風吹掃，保證絕緣子清潔，從而保證電除塵器安全可靠運行。

⑤ 電控系統(tǒng)

a.選用質(zhì)量好、誠信好的廠家的產(chǎn)品。

b.高壓電源控制系統(tǒng)，采用微機自控。

c.低壓控制（電加熱、陰陽極振打、排灰、溫度等）均有微機控制保護。

6、結論

高濃度電除塵器已經(jīng)在電力、建材、冶金等行業(yè)得到了成功應用，可以相信隨著技術的不斷進步，這一技術將會更加完善，電除塵器將與袋除塵器長期共存。